Техника безопасности при работе в лаборатории. Способы выражения концентрации веществ в растворе
..pdfТехника безопасности при работе в лаборатории. Способы выражения концентрации веществ в растворе.
Вопросы по теме:
1.Техника безопасности при работе в лаборатории. Требование безопасности в аварийных ситуациях и по окончании работы.
2.Способы выражения концентрации веществ в растворе
3.Задачи.
1.Техника безопасности при работе в лаборатории
Во время работы следует соблюдать порядок, чистоту и аккуратность
Работы в лаборатории должны проводиться в халатах, а при необходимости – с использованием соответствующих индивидуальных средств защиты.
Запрещается: пробовать на вкус любые реактивы, пить, есть в лаборатории, за пределами специально отведенных для этого мест.
Использованная посуда должна сразу после проведения анализов мыться или складываться в специально отведенном месте для грязной посуды во избежание её повторного использования.
Во время нагревания жидких и твердых веществ в пробирках и колбах нельзя:
oнаправлять их отверстия на себя или других людей.
oзаглядывать сверху в открыто нагреваемые сосуды во избежание возможных травм при выбросе горячей массы из сосуда.
Брать в руки сосуды с любыми веществами и реагентами следует одной рукой за горлышко, а другой – аккуратно поддерживая сосуд снизу за дно.
Нюхать вещества можно, лишь осторожно направляя на себя пары или газы легким движением руки, но ни в коем случае не наклоняясь к сосуду и не вдыхая пары (газы) полной грудью.
Пролитые жидкие вещества (реагенты), обладающие опасными свойствами, следует немедленно нейтрализовать (например, пролитые едкие вещества необходимо засыпать песком, удалить, место разлива промыть водой), посуду тщательно обезвредить и очистить, запачканную одежду – обезвредить.
При использовании для дозирования жидких реактивов пипеток категорически запрещается затягивать реактивы в пипетки ртом.
Категорически запрещается уже отмеренные реактивы сливать (высыпать) обратно в сосуды, из которых их отмеряли.
Легковоспламеняющиеся вещества запрещается помещать в термостат.
При работе с едкими веществами необходимо пользоваться индивидуальными средствами защиты (перчатки, защитные очки).
Запрещается приливать воду к кислоте.
При работе с едкими и летучими веществами запрещается пользоваться контактными линзами.
Запрещается выливать в раковины концентрированные растворы щелочей и кислот, органические растворители, легковоспламеняющиеся, горючие и взрывоопасные вещества, щелочные металлы. Все указанные отходы должны обязательно собираться в специальные ёмкости.
При эксплуатации приборов и аппаратов следует руководствоваться инструкциями и правилами, изложенными в их техническом паспорте и руководстве по эксплуатации.
В процессе эксплуатации аппаратуры должна быть исключена возможность её падения. Запрещается прикасаться к движущимся и вращающимся частям используемого оборудования.
Все электрические приборы должны быть заземлены, если отсутствие заземления не предусмотрено их конструкцией. По возможности следует избегать использования удлинителей.
Электроплитки и иные электронагревательные приборы должны быть размещены на термоизолирующем материале.
Недопустимо оставлять во включенном состоянии без присмотра электронагревательные приборы, за исключением тех, что по своему предназначению и конструкции предназначены для круглосуточной работы.
Требование безопасности в аварийных ситуациях:
При воспламенении в помещении следует воспользоваться средствами противопожарной защиты (песок, огнетушитель), которые находятся в учебной комнате 21 и коридоре.
Загорание в помещениях лаборатории необходимо немедленно ликвидировать, при этом:
o легковоспламеняющиеся и горючие жидкости, электропроводку и оборудование, находящееся под напряжением, следует гасить ТОЛЬКО ПЕСКОМ, огнезащитной тканью или ПОРОШКОВЫМИ огнетушителями.
o Обесточенные электропроводку и приборы можно гасить водой.
Загорание в вытяжном шкафу ликвидируется первичными средствами пожаротушения ТОЛЬКО ПОСЛЕ ОТКЛЮЧЕНИЯ ВЕНТИЛЯТОРА.
План эвакуации сотрудников при возникновении пожара и иных чрезвычайных ситуаций, требующих немедленно покинуть помещение размещен в коридоре.
Требование безопасности по окончании работы:
По окончании работ необходимо проверить отключение электроприборов, закрытие газовых и водопроводных кранов.
Все химические вещества, представляющие опасность должны быть убраны в места их постоянного хранения.
2. Способы выражения концентраций веществ в растворе
Количественный состав раствора чаще всего оценивают при помощи понятия концентрации, под которым понимают содержание растворенного вещества (в определенных единицах) в единице массы (объема) раствора (растворителя). Основными способами выражения концентрации растворов являются следующие:
1. Массовая доля вещества (x) это отношение массы данного компонента x, содержащегося в системе, к общей массе этой системы:
ω(x) |
m(x) |
или ω(x) |
m(x) |
100% |
mр ра |
|
|||
|
|
mр ра |
Выражается в долях единицы или в %. сколько г данного компонента содержится в массовой долей 0,9% содержит 0,9 г NaCl в 100 2. Молярная концентрация раствора
компонента n(х) к объему раствора Vр-ра:
Массовая доля компонента в % показывает, 100 г раствора. Например, раствор NaCl с г раствора.
С(х) это отношение количества вещества
C(x) |
n(x) |
|
m(x) |
; [моль/л] |
|
M(x) Vр ра |
|||
|
Vр ра |
|
Единицей количества вещества является моль, т.е. то количество вещества, которое содержит столько реальных или условных частиц, сколько атомов содержится в 0,012 кг изотопа С12. При использовании моля как единицы количества вещества следует знать, какие частицы имеются в виду: молекулы, атомы, электроны или другие. Молярная масса М(х)
это отношение массы к количеству вещества (г/моль): M(x) m(x)n(x)
1
3. Молярная концентрация эквивалента С( z x) это отношение количества
1
эквивалента вещества n( z x) к объему раствора Vр-ра:
1 |
n( |
1 |
x) |
|
m(x) |
|
|
|
|
|
|||||
C( z x) |
z |
|
|
|
; [моль/л] |
||
Vр ра |
1 |
||||||
|
|
|
|
|
|
M( z x) Vр ра |
|
Химический эквивалент – это реальная или условная частица вещества, которая может замещать, присоединять или высвобождать 1 ион водорода в кислотно-основных или ионообменных реакциях.
Так же, как молекула, атом или ион, эквивалент безразмерен.
1
Масса моля эквивалентов называется молярной массой эквивалента М( z x).
1
Величина z называется фактором эквивалентности. Она показывает, какая доля реальной
частицы вещества соответствует эквиваленту. Для правильного определения эквивалента вещества надо исходить из конкретной реакции, в которой это вещество участвует, например, в реакции взаимодействия Н3РО4 с NaOH может происходить замещение одного, двух или трех протонов:
1.H3PO4 + NaOH NaH2PO4 + H2O;
2.H3PO4 + 2NaOH Na2HPO4 + 2H2O;
3.H3PO4 + 3NaOH Na3PO4 + 3H2O.
В соответствии с определением эквивалента, в 1-й реакции замещается один протон, следовательно, молярная масса эквивалента вещества равна молярной массе, т. е. z l и
1z 1. В данном случае:
M(1z H3PO4) M(H3PO4) 98 г/моль .
Во 2-й реакции происходит замещение двух протонов, следовательно, молярная масса
эквивалента составит половину молярной массы Н3РО4, т. e. z 2, а 1z 12 . Здесь:
M(1z H3PO4 ) M(12 H3PO4 ) 49 г/моль .
В 3-й реакции происходит замещение трех протонов и молярная масса эквивалента
составит третью часть молярной массы Н3РО4, т.е. z 3, a 1z 13 . Соответственно:
M(1z H3PO4 ) M(13H3PO4) 32,6 г/моль .
В реакциях обмена, где непосредственно не участвуют протоны, эквиваленты могут быть определены косвенным путем, введением вспомогательных реакций, анализ результатов которых позволяет вывести правило, что z для всех реакций равен суммарному заряду обменивающихся ионов в молекуле вещества, участвующего в конкретной химической реакции.
Примеры:
1. AlCl3 + 3AgNO3 = Al(NO3)3 + 3AgCl .
Для AlCl3 обменивается 1 ион Al3+ с зарядом +3, следовательно, z =1·3=3. Таким образом:
M(1z AlCl3) M(13 AlCl3) 1333,5 44,5 г/моль.
Можно также сказать, что обмениваются 3 иона хлора с зарядом 1. Тогда z = 3·1= 3 и
M(1z AlCl3) 44,5 г/моль.
Для AgNO3 z = 1 1 = 1 (обменивается 1 ион Ag+ с зарядом +1 или обменивается 1 ион NO3 с зарядом 1).
2. Al2(SO4)3 + 3BaCl2 = 3BaSO4 + 2AlCl3.
Для Al2(SO4)3 z = 2 3 = 6 (обменивается 2 иона Al3+ с зарядом +3 или 3 иона SO42 с зарядом 2). Следовательно,
M(1z Al2(SO4)3) M(16 Al2(SO4)3) 3426 57 г/моль.
Итак, запись С( 1z H2SO4) = 0,02 моль/л означает, что имеется раствор, в 1 л которого содержится 0,02 моль эквивалента H2SO4, а молярная масса эквивалента H2SO4 составляет
при этом 12 молярной массы H2SO4, т. е. 1 л раствора содержит 0,02 982 1 0,49 г H2SO4. При факторе эквивалентности 1z 1 молярная концентрация эквивалента равна
молярной концентрации раствора.
4. Титр Т(x) – это отношение массы вещества к объему раствора (в мл):
T(x) |
m(x) |
; [г/мл] |
|
Vр ра |
|||
|
|
5. Моляльная концентрация (моляльность) b(х) – это отношение количества растворенного вещества (в молях) к массе m растворителя:
n(x) |
|
m(x) |
|
b(x) mр ля |
|
|
; [моль/кг] |
M(x) mр ля |
6. Мольная доля N(x) – это отношение количества вещества данного компонента, содержащегося в системе, к общему количеству веществ системы:
N(x ) |
n(x) |
|
n(xi ) |
||
i |
||
|
Выражается в долях единицы или в %.
7. Связь между различными способами выражения концентрации растворов:
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1.C( |
|
x) z C(x) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
z |
1 |
|
|
|
T(x) 1000 |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
4.C( |
|
x) |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
z |
|
1 |
|
|
|||||
2.C(x) |
ω(x)% ρ 10 |
|
|
|
|
|
|
|
M( z x) |
||||||
|
M(x) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
1 |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
C( |
|
x) M( |
|
x) |
|||||
1 |
|
|
|
ω(x)% ρ 10 |
5.T(x) |
z |
z |
||||||||
|
|
|
|
|
1000 |
|
|
|
|||||||
3.C( z x) |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
M( z x) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3. Задачи.
Примеры решения задач:
Задача 1. Вычислить массу воды, которую необходимо добавить к 200 г раствора NaCl с
(NaCl 2%, чтобы получить раствор с (NaCl) 0,9%. |
|
|
|
|||
Дано: |
|
Решение. |
|
|||
mр ра 200 г |
1) в исходном растворе: |
|
|
|
||
(NaCl) 2% |
m(NaCl) mр ра (NaCl) 200 0,02 4 г; |
|||||
(NaCl) 0,9% |
|
|
|
|
|
|
m(Н20) ? |
|
m(NaCl) |
|
4 |
|
|
2) mр ра |
(после разбавления) |
|
444 г; |
|||
'(NaCl) |
0,009 |
|||||
|
|
|
|
3) m(H2O) mр ра (после разб.) mр ра (исх.) 444 200 244 г.
1
Задача 2. В 200 мл раствора содержится 4,9 г H2SO4. Рассчитать C( z H2SO4).
Дано:
Vр ра 200 мл 0,2 л m(H2SO4) 4,9 г
1
C( z H2SO4) ?
Решение.
1)найдем фактор эквивалентности H2SO4:
a)число обменивающихся ионов H+ 2; б) заряд 1
z 2 1 1z 12;
2) M(1z H2SO4) 982 49 г / моль;
3) С( |
1 |
H2SO4 ) |
|
|
m(H2SO4 ) |
|
4,9 |
0,5 моль / л. |
||
z |
M( |
1 H2SO4 ) V |
49 |
0,2 |
||||||
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
z |
р ра |
|
|
|
|